自动化概论 教学课件 ppt 作者 夏洪永 编自动化概论9.pptVIP

自动化概论 第五单元 自动控制策略——控制规律 人工操作所用“大脑”——自动控制所用“控制器” 功能：对实际液位差值进行运算并决策产生的操作控制信号去驱动动作机构 注：正常情况下，阀是有一定开度，控制作用体现在阀的开大与关小动作上，即正常情况下控制器也是有一这输出的，那么控制信号体现在控制器输出信号变化量。 控制器信号关系中，控制器的输入信号就是设定值与测量值之差，控制器的输出信号变化量即控制信号Δp。 控制信号Δp与偏差e之间可表示为： 即控制器接受输入偏差信号后，输出信号变化量（控制信号）随输入信号（偏差）变化的规律，就是控制规律（或称为控制策略）。 自动控制系统来讲，决定系统运行性能最关键的部分就是控制器。当控制器具有某种控制规律，总是按照事先规定好的规律来动作 存在两类控制策略：基于连续变化模拟量的PID控制规律，基于通断状态逻辑量的逻辑控制规律。 5.1.1 比例控制规律（P） 1.比例控制规律 液位变化量（偏差e，控制器的 输入）与阀位的变化量（控制器 的输出变化量Δp）之间的关系 稳定液位控制过程为：如液位偏高，意味着进水量超过出水量，应关小大进水阀，液位越高，关得越小；如液位偏低，意味着进水量小于出水量，应开大进水阀，液位越低，开得越大。显然，这种情况下，阀的开度变化量与偏差的大小成正比的。 比例控制规律是指控制器的输出变化量——即控制信号Δp（即阀门的开度改变量）与控制器的输入（偏差）成正比。 比例控制规律用符号“P”表示。 比例规律用数学式来表示为： 式中，Δp——控制器的输出变化量（控制信号）； e ——控制器的输入（偏差=设定值-测量值）； 2.比例控制规律特点： 1）特征参数：Kp——比例控制的放大倍数（比例放大倍数） ——描述比例控制作用强弱，KP越大，作用越强。 2）比例控制及时、作用强。控制与偏差是同步出现的。 3）比例控制有余差。新的平衡位置与原来的平衡位置之间的差值就是余差。比例控制属于“粗调” 3. 比例度（δ） 在工业控制器中，习惯上采用比例度δ（也称比例带）代替比例放大倍数描述比例作用强弱。 比例度δ与比例放大倍数kp互为倒数，即： ——比例度δ越小，比例放大倍数kp越大，比例控制作用越强。反之亦然。 5.1.2 积分控制规律（I） 1.积分控制规律 问题：进水量突然增加，排出量 小于进水量，结果会使液位高于 给定值。 怎样才能使液位返回到给定值 并保持稳定呢？ 稳定液位控制过程为：因为液位偏高，偏差大于零，逐步开大出水阀门，以使出水量大于进水量，液位逐步下降到给定值；但此时因进水小于排出量，液位还会继续下降，造成液位偏低，偏差小于零；又逐步关小出水阀，以使出水量小于进水量，让液位上升；当液位上升到给定值时，由于出水量小于进水量，液位还会继续上升，偏差又大于零，再逐步开大出水阀门，以使出水量大于进水量，……反复的操作，直到液位等于给定的同时，出水量也刚好与进水量平衡，液位就保持在给定值上。 控制特点：只要偏差存在，操作就不会停止；单向偏差作用下，操作方向不变；偏差反向，操作方向才改变。实际就是，偏差的累积量决定控制作用大小和变化方向。模仿这种控制过程就产生了积分控制规律。 积分控制规律就是控制器的输出变化量Δp与偏差e在时间上的积分成正比。习惯上积分控制规律用符号“I”表示。 式中，KI——积分放大倍数，也称为积分速度。 TI——积分时间。 同样的偏差与存在时间下，积分放大倍数KI越大，控制器的输出变化量越大，显示控制作用越强。也就是说KI表示了积分作用的强弱。 实际应用中，积分控制规律的特征参数通常采用积分放大倍数的倒数——积分时间TI来表示（时间单位）。 2.积分控制特点 1）积分控制特征参数TI。积分时间TI越小，积分速度KI越大，积分作用变化越快，积分作用越强；反之，积分时间TI越大，表示积分作用越弱；积分时间为无穷大，则表示没有积分作用。 2）积分控制无余差。只要偏差不为零，积分就不会消失。偏差存在时间越长，积分作用就很强。积分控制属于“细调”。 3）积分控制过程比较缓慢，过调而振荡。积分控制过程总是在反复调整控制作用的过程中，寻找平衡点。 3.比例积分控制（PI） 积分作用与偏差存在的时间成正比，在偏差开始阶段，积分控制作用会很小，对快速克服偏差不利。 积分控制规律不单独使用。比例控制作用及时、作用快，有余差，与积分控制规律互补。实际采用比例积分控制规律，用符号“PI”表示。 比例积分控制规律PI为： 比例积分控制器的输出变化：偏差产生的同时开始一阶跃，其值为KP.A，